外部存储器

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    磁盘#

    容量大,成本低,记录介质可重复使用,保存时间长。速度相对慢,机械结构负载,对工作环境有要求。

    组成#

    磁头,盘片,控制器。

    一个硬盘有多个记录面,每个记录面划分多个磁道,磁道划分扇区(最小读写单位)。
    磁头数(记录面数),柱面数(每面磁道数),扇区数(每个磁道上的扇区数)

    工作过程:寻址、读盘、写盘。每个操作对应一个控制字。先取控制字再执行。

    磁盘地址
    image.png

    性能指标#
    • 记录密度
      • 道密度,沿磁盘半径方向单位长度上的磁道数
      • 位密度,磁道单位长度上能记录的二级制位数
      • 面密度,位密度 x 道密度
    • 磁盘容量
    • 平均存取时间 = mean (平均寻道时间 + 平均旋转延迟 (1/2r)+ 传输时间)
    • 数据传输率,单位时间内向主机传送数据的字节数,转速 r 转 /s,磁道 N 字节,数据传输率为 D=rN
    初始化 / 分区#

    磁盘初始化 (出厂进行,低级 / 物理格式化,将其划分为扇区)。
    分区:使用前需要分区,然后逻辑格式化(创建 FS)。扇区可组成簇,提高效率。
    坏块:通过某种机制不使用坏块。

    磁盘调度算法#

    FCFS:先来先服务。效率不高
    SSTF:最短寻道时间优先。可能饥饿
    SCAN:单向移动到末尾再转向
    C-SCAN:单向移动到末尾,直接到头
    LOOK:单向移动到最后一个请求再转向
    C-LOOK:单向移动到最后一个请求,直接到头

    RAID#

    将多个磁盘组合成独立逻辑盘。
    RAID0 无冗余,无校验的磁盘阵列。把连续多个数据块交替放在不同磁盘的扇区中,交叉读写提高总体存取速度,但没有容错。
    RAID1 为镜像阵列。RAID1-5 中对数据进行镜像,可容错。

    SSD#

    划分为 NAND,Block,Page(最小单元 一般 4KB)
    image.png
    随机读快,随机写相对慢,频繁写存在磨损问题,采用平均磨损逻辑提高寿命。
    动态磨损均衡:写入数据使用新的闪存块。
    静态磨损均衡:SSD 自动检测并进行数据分配,让老的闪存块承担无需写的存储任务。新闪存块负责读写。

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